Przegląd Mechaniczny 12/2014

czajàc jednak wyraênie cz´Êç pomiarowà. Uwzgl´dniajàc
fakt, i˝ stan obcià˝enia, jaki wystàpi w projektowanej
próbce, b´dzie mia∏ charakter wieloosiowy
oraz dostosowujàc kszta∏t jej cz´Êci chwytowej do
uchwytów maszyny wytrzyma∏oÊciowej MTS 809,
zdecydowano si´ wykorzystaç próbki rurkowe przedstawione
na rys. 1. Poniewa˝ cz´Êci chwytowe próbek
zawsze nara˝one sà na zgniot, a szczególnie w przypadku
tak mi´kkiego materia∏u jak EN AW-5251,
konieczne by∏o wykonanie trzpieni ze stali C45, wprowadzonych
w otwór cz´Êci chwytowej rurki (rys. 1).
W badaniach zastosowano rozety tensometryczne
firmy Micro-Measurements Division o symbolu
EA-13-060RZ-120, z∏o˝one z trzech tensometrów,
u∏o˝onych wzgl´dem siebie pod kàtem 45°. Schemat
oznaczenia i sposób naklejenia tensometrów przedstawiono
na rys. 2.
Badania doÊwiadczalne wykonano w grupie testów
proporcjonalnych obcià˝eƒ cyklicznych oraz
w grupie zamkni´tych cykli obcià˝eƒ nieproporcjonalnych.
W obu przypadkach badano reakcj´ materia∏u
na dzia∏anie obcià˝eƒ sterowanych napr´-
a)
a) b)
b)
Rys. 3. Schematy analizowanych historii obcià˝eƒ na p∏aszczyênie
3σ 12
= σ 11
: a) obcià˝enia proporcjonalne; b) obcià-
˝enia nieproporcjonalne
Rys. 2. Rozety tensometryczne prostokàtne: a) schemat naklejenia
i oznaczenia tensometrów, b) sposób pod∏àczenia
Do badaƒ u˝yto sterowanej numerycznie maszyny
wytrzyma∏oÊciowej MTS 809 Axial/Torsional Test
System, która ma nap´d hydrauliczny i jest wyposa˝ona
w dwie wspó∏osiowo po∏o˝one g∏owice
z uchwytami.
W celu wprowadzenia p∏askiego stanu napr´˝enia
(σ 11
, σ 12
) obcià˝ono próbki si∏à osiowà oraz
momentem skr´cajàcym, przy czym σ 11
uzyskano
przez przy∏o˝enie si∏y osiowej F, natomiast σ 12
– przez
moment skr´cajàcy M s
.
Wyd∏u˝enie wzgl´dne obliczono na podstawie
zwiàzku uwzgl´dniajàcego budow´ uk∏adu pomiarowego.
Po przekszta∏ceniu otrzymano sk∏adowe
odkszta∏cenia σ 11
, σ 12
. Próbki obcià˝ano z cz´stotliwoÊcià
f = 0,2 Hz. Schemat analizowanych obcià˝eƒ
przedstawiono na rys. 3.
˝eniami. Próbki rurkowe poddano rozciàganiu ze
skr´caniem oraz Êciskania ze skr´caniem. Udzia∏ obu
sk∏adowych w testach obcià˝eƒ proporcjonalnych
przyj´to zgodnie z relacjà 3σ 12
= σ 11
(rys. 3a). Zamkni´te
cykle obcià˝eƒ nieproporcjonalnych stanowi∏y
trzy sekwencje. Pierwsza, oznaczona odcinkiem OA
na rys. 3b, obejmuje skr´canie z rozciàganiem, gdy
udzia∏ sk∏adowych odpowiada relacji obcià˝eƒ proporcjonalnych:
3σ 12
= σ 11
. W drugiej sekwencji, przy
sta∏ym skr´caniu, sk∏adowà normalnà przeniesiono
symetrycznie w obszar napr´˝eƒ Êciskajàcych, tak
jak ilustruje to odcinek AB pokazany na rys. 3b.
Odcinek BO zamyka cykl i odwzorowuje sekwencj´
obcià˝enia proporcjonalnego z nast´pujàcym udzia-
∏em skr´cania i Êciskania: 3σ 12
= –σ 11
.
Poziom obcià˝eƒ dobrano tak, aby σ eq
napr´˝enie
zast´pcze wyst´pujàce w cz´Êci pomiarowej próbki
przekracza∏o granic´ plastycznoÊci. Sk∏adowe (σ 12
, σ 11
)
punktów nawrotowych cykli wartoÊci napr´˝enia
zast´pczego Hubera-Misesa σ eq
=120 MPa, wynosi∏y
σ 11
= 84 MPa, σ 12
= 49 MPa. Odpowiednie wartoÊci
si∏y osiowej F o
i momentu skr´cajàcego M s
to:
F o
= 6,42 kN, M s
= 19,87 Nm.
30 ROK WYD. LXXIII ZESZYT 12/2014